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Moisture-electric generation textiles for wearable energy devices: Materials, structures, manufacturing, and applications
Qiuyu Zhou, Mengyu Du, Zhenyun Zhao, Wei Chen*
第一作者：周秋宇
通訊作者：陳韋
通訊單位：浙江理工大學(xué)
全文鏈接：https://www.oaepublish.com/articles/ss.2025.96
導(dǎo)讀
隨著可穿戴能源電子設(shè)備的發(fā)展與普及，其在供電、生物監(jiān)測及智能交互等領(lǐng)域的應(yīng)用受到更多關(guān)注。濕度發(fā)電(MEG)作為一種極具前景的綠色能量采集策略展現(xiàn)出巨大潛力。我們系統(tǒng)綜述了近年來濕度發(fā)電紡織品(MEGTs)的研究現(xiàn)狀與場景應(yīng)用，探討了其器件的柔性材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)類型以及制造技術(shù)，重點突顯了電子紡織品在自供電智能設(shè)備和個性化醫(yī)療領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，對致力于開發(fā)可持續(xù)、高性能且環(huán)保的可穿戴能源技術(shù)的研究提供理論與應(yīng)用層面的參考。
圖片摘要
圖文導(dǎo)讀
圖1. MEGT的機(jī)制、發(fā)電材料、器件結(jié)構(gòu)、制造工藝及應(yīng)用示意圖。
MEGT器件的研發(fā)正從實驗室研究向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)型，其結(jié)構(gòu)包括一維紗線、二維薄膜和三維多層結(jié)構(gòu)。該領(lǐng)域的研究已從早期對單一材料的探索，發(fā)展到通過復(fù)雜的非對稱器件設(shè)計和先進(jìn)的紡絲、織造等工藝，將濕氣發(fā)電深度整合到纖維或織物中。基于紡織品本質(zhì)，器件具備天然的柔韌性、透氣性和可拉伸性，能完美貼合人體曲面，滿足長期穿戴需求。纖維或織物形態(tài)使其易于與其它功能纖維在編織結(jié)構(gòu)層面進(jìn)行一體化集成，進(jìn)而提高智能紡織品多功能化的應(yīng)用。其中濕法紡絲和靜電紡絲作為制備發(fā)電層的常用紡絲技術(shù)，可實現(xiàn)大面積纖維薄膜的穩(wěn)定制備，增強(qiáng)了可穿戴設(shè)備的柔韌性和集成度，為器件產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐。
圖2. 通過紡絲技術(shù)大規(guī)模制造發(fā)電層。(A)濕法紡絲制備PEDOT-PDDA/NaAlg核殼纖維。(B)基于SA的同軸纖維濕紡工藝。(C)靜電紡絲制備含電解質(zhì)的納米纖維膜及其結(jié)構(gòu)示意圖。(D)在CNW/LiCl基底上靜電紡絲制備的PAN和P(VDF-TrFE)薄膜。
絲網(wǎng)印刷技術(shù)和數(shù)字制造技術(shù)是實現(xiàn)高性能電極大面積、圖案化制備的關(guān)鍵路徑，顯著提升生產(chǎn)效率，為構(gòu)建一體化、自供能的智能MEGTs系統(tǒng)提供了重要的工藝支撐。
紡織品固有的柔韌性、透氣性和生物相容性使其能夠舒適貼合人體或曲面，MEGT設(shè)備體積小巧、柔韌可折疊且具有延展性，可嵌入織物與裝飾品中，成為可穿戴發(fā)電設(shè)備的理想介質(zhì)。其發(fā)展不再局限于單一發(fā)電功能的優(yōu)化，而是通過多層次的協(xié)同創(chuàng)新，將濕電紡織品打造為集能量捕獲、存儲、傳感與通信于一體的平臺型技術(shù)。
圖4. 可穿戴設(shè)備在能源供應(yīng)中的應(yīng)用。(A)為可穿戴柔性電子設(shè)備供電。(B)“濕氣供電套筒”為可穿戴計步器供電。(C)應(yīng)用于可穿戴的無線傳感器。(D)可穿戴MEGT設(shè)備用于監(jiān)測身體信號的系統(tǒng)。
總結(jié)與展望
通訊作者
陳韋
浙江理工大學(xué)
基金支持
引用信息
Zhou, Q.; Du, M.; Zhao, Z.; Chen, W. Moisture-electric generation textiles for wearable energy devices: materials, structures, manufacturing, and applications. Soft Sci. 2026, 6, 10. https://dx.doi.org/10.20517/ss.2025.96
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